菜薹花枝离体培养留种技术研究

吴艺飞，周晓波，张竹青，刘志全，丁茁荑

（湖南省蔬菜研究所，湖南省蔬菜工程技术研究中心，湖南 长沙 410125）

菜薹（Brassica campestrisL.ssp.chinensisvar.perpereaHort.）为芸薹属十字花科白菜亚种蔬菜，是长江流域秋冬季的主要蔬菜之一。该蔬菜性喜冷凉气候，主要生长季在秋冬季。此时外界气温较低，雨水多，光照不足，对菜薹的生殖生长和种子繁殖极为不利，具体表现为种子成熟期延长，有的甚至无法正常成熟。这严重影响了菜薹新品种的选育。为了解决这一问题，国内学者进行了大量探索，例如采用花药、小孢子培养或其他组织培养手段进行繁育[1-3]。但这些方法对试验材料及实验室条件要求较高，同时扩繁周期较长，对于菜薹资源繁育有一定的局限性[4]。笔者所在科研团队通过多年的摸索，从营养液成分、培养条件等方面入手，总结了一套实用性强的菜薹花枝离体培养留种技术，以期解决低温、病害等其他不可控因素造成的菜薹种子无法成熟的问题，为菜薹科研的顺利开展保驾护航。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为红菜薹自交系H18-1，由湖南省蔬菜研究所菜薹课题组提供。田间试验部分在湖南省蔬菜基地进行，室内试验部分在湖南省蔬菜工程技术研究中心进行。

1.2 试验方法

1.2.1 花枝离体培养营养液的筛选 采集已经开放10～15 朵花的菜薹花枝，将已经结籽的荚摘去，留下当天开放的花朵，经人工花期辅助授粉后，切口斜切再插入装有不同成分配比的营养液（表1）中，每处理扦插3 枝，每枝10～15 朵花，3 次重复，以不添加任何物质的自来水作为对照。将其置于光照培养室（或光照培养箱）中培养，保持室温25～28℃，日照10 h/d，光强1 500～2 000 lx，培养40 d 以上，每10 d 观察统计各处理花枝的生长情况；待种荚发黄，种子发黑时采收，统计各处理的结荚数、结荚率、结籽数、结籽率及种子的饱满度、种色等指标。

表1 各处理的营养液配方

1.2.2 种子活力测定 大部分菜薹种子存在一定程度的休眠现象，为避免这一现象影响试验结果，待种荚发黄、种子发黑后采下，置于自然条件下让其自然后熟，2 个月后播种于发芽盒中，每个处理设3 次重复，3 d 后统计发芽势，7 d 后统计发芽率。

1.3 数据分析

试验数据采用DPS 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同营养液配方对花枝生长的影响

从表2 可以看出，菜薹花枝在生长第一个阶段——受精期，即扦插后10 d，各处理大都生长正常，花蕾授粉受精完成，花瓣脱落，子房膨大（图1B）；在种子发育的第二个阶段——种子膨大期，即扦插后的10～20 d，处理2、5～12 表现花枝生长正常，种荚膨大（图1C），枝条未见发霉，但处理1、3、4、13和对照均有部分枝条顶端出现干枯现象，枝条生长受限，特别是顶端种荚膨大受影响，甚至干枯而死；在种子发育的第三个阶段——种子灌浆期，即扦插后25～35 d，仅处理9～12 生长正常（图1D），未出现发霉现象，其余处理均出现不同程度的发霉现象，使花枝生长受限，部分花枝出现早衰，种子提早成熟采收；种子发育的第四个阶段——种子成熟期，即扦插后的40～50 d，大部分处理由于花枝出现发霉，已采收，仅处理9～12 生长正常（图1E），在扦插后60 d 仍未见发霉现象，种子自然成熟。

2.2 不同营养液配方对花枝结籽的影响

从表3 可以看出，各处理间的结籽情况差异极显著。从结籽数方面看，处理5 结荚最多，为27 荚；处理12 和处理11 次之，分别为20 和19 荚；处理2结荚最少，仅5 荚。从结荚率来看，处理5 最高，达49.1%；处理12 和处理10 次之，为47.6%和45.0%。从总结籽数来看，处理12 最高，为225 粒；处理11次之，为187 粒；结籽最少的是处理2 和处理1，分别为5 和10 粒。从单荚结籽数来看，处理12 最多，为11.3 粒/荚；处理11、10 和13 次之，分别为9.8、9.2 和9.2 粒/荚，最少的是处理1 和处理2，分别为1.1和1.0 粒/荚。此外，从种子的外形来看，处理5～6、9～12 的种子呈黑色、圆润饱满有光泽，而其他处理的种子呈黄色，无光泽，较为干瘪，不饱满。综合各项指标，以处理12的效果最佳，其结籽数最多，结荚率高，且单荚结籽数也最多，同时种子呈黑色，非常饱满而富有光泽（图1H）。

图1 花枝离体培养各阶段生长情况

表3 不同营养液配方处理的结籽情况

2.3 不同营养液配方对其收获的种子萌发的影响

从表4 可以看出，各处理间的发芽情况差异显著。从发芽势来看，最高的是处理12，发芽势强（图1F），为91.1%；处理10、5 和11 次之，分别为88.5%、84.8%和84.0%；再是处理6、13 和9，分别为76.0%、75.0%和71.4%；最差的是处理1，未见有种子发芽。从发芽率来看，大部分处理种子的发芽率在90%以上，其中处理2、5、10、11、12 和13 的种子发芽率＞95%，以处理2 最高，为100%；处理1未见发芽，处理4 发芽率为40%。综合2 个指标可以看出，处理12 的发芽势和发芽率均较高，超过了90%。

表4 不同营养液配方处理收获的种子的发芽情况

3 讨论与结论

根据试验结果，综合评定多项指标，筛选出菜薹花枝扦插的最佳营养液配方为：10%多抗霉素1 000倍液+0.1%农用链霉素+2%白糖+6-BA 2 mg/L。在营养液中添加的多抗霉素和农用链霉素可以抑制大部分霉菌的滋生，以保证花枝正常吸水的需求[5]；添加少量的6-BA 可以促进角果发育，同时有利于种子膨大[6]；添加白糖可以为种子生长发育及成熟提供所需的养分；加上适宜的光照和温度，保证菜薹花朵成功授粉授精，种荚正常膨大发育以及种子成熟[7]。

该研究比较了不同抗菌试剂的抗菌效果，结果表明，多抗霉素和农用链霉素的组合抗菌效果最好，在枝条扦插的整个生育期，均未见枝条出现发霉腐烂现象，从而能保证枝条对水和养分的吸收，为花枝离体培养提供了物质基础，是该研究的关键技术之一[8]。

添加碳源（白糖）在一定程度上能提高花枝扦插的结籽率和单荚结籽数，比仅用清水培养效果更好，但仅添加白糖是不够的，处理13（2%白糖）扦插前期花枝发育正常，但扦插15～20 d 后会出现花枝顶端干枯、基部长霉坏死等现象，影响种子后期发育。

花枝离体扦插留种的培养方式，在花卉及果树的无性繁殖上应用较为广泛[9-11]，但在蔬菜生产中，特别是以收获有性繁殖种子为目的的生产中，国内外尚未见报道。花枝离体培养留种技术在逆境条件下进行菜薹材料的繁殖及重要资源的急救留种保存等方面应用潜力巨大，该研究为蔬菜的留种保存开辟了一个新思路和新途径[12-16]。该技术在甘蓝型油菜上初步试用效果良好，在芸薹属其他作物的留种保存中应该也可适用，具体操作有待进一步研究。